Сжиженный природный газ (СПГ). Технология сжижения, хранение, транспортировка
Сжиженный природный газ (СПГ, англ. Liquefied Natural Gas, LNG) – природный газ, искусственно переведенный в жидкое состояние для удобства хранения и транспортировки.
Преобразование СПГ обратно в газообразную фазу для потребительских нужд осуществляется на специальных регазификационных терминалах.
Использование природного газа в сжиженной форме позволяет оптимизировать хранение и предоставляет широкие возможности его транспортировки в труднодоступные районы, находящиеся вдали от основных артерий магистральных газопроводов. Многие страны, среди которых США, Франция, Бельгия, Южная Корея и другие, рассматривают сжиженный природный газ как перспективную технологию расширения импорта полезных ископаемых.
На 2018 год 42 государства импортируют СПГ. Основным импортером сжиженного природного газа является Япония – около 100% всего ввозимого в страну газа поставляется в сжиженном виде. На втором месте с небольшим отставанием расположился Китай. В Европе основные объемы закупают Испания, Турция, Франция, Италия, Бельгия.
СПГ – перспективный и развивающийся рынок. По данным специального отчета аналитиков Royal Dutch Shell (2018 год) на СПГ приходится около 40% мирового экспорта газа. В 2018 году экспортом природного газа в сжиженном состоянии занимаются 18 стран, в том числе и Россия. По оценкам Международного Энергетического Агентства к 2040 году поставки природного газа в сжижженой форме превзойдут объемы поставки газа традиционным трубопроводным транспортом.
В России на конец 2018 года функционируют два СПГ проекта: «Сахалин-2» и «Ямал СПГ», на очереди еще как минимум 5 крупных проектов.
Метод производства СПГ
Химический состав сжиженного природного газа
В отличие от природного газа, СПГ не содержит нежелательных примесей и воды, так как производится из уже подготовленного сырья.
Физические свойства СПГ
Сжиженный природный газ представляет собой бесцветную, прозрачную криогенную жидкость, не имеющую запаха. На открытом пространстве при нормальном давлении и температуре субстанция довольно быстро переходит в газообразное состояние.
Хранение СПГ
Для хранения природного газа в сжиженном состоянии используются специальные резервуары, которые могут быть как надземного, так и подземного типа. Резервуары подземного типа имеют цилиндрическую форму и выпуклую крышу. Надземные могут быть как цилиндрической, так и шарообразной формы.
СПГ резервуары имеют двойные стенки, между которыми размещается система изоляции, содержащая криогенную жидкость. Емкости изготавливаются из металлов и сплавов с низким коэффициентом теплового расширения.
Вокруг резервуаров сооружаются насыпи и обвалования для сдерживания возможных утечек при хранении. В случае подземного резервуара предусматриваются специальные стенки-замки в грунте и непроницаемый пропласток.
Считается, что подземные резервуары для хранения сжиженного газа более безопасны. Особенно это касается сейсмоактивных районов. Однако затраты на сооружения подземных резервуаров выше, чем для аналогичных надземных емкостей. Поэтому большинство емкостей для хранения сжиженного природного газа делают надземного типа, строго соблюдая при этом регламент безопасности.
Транспортировка СПГ
Сжиженный попутный газ транспортируется в специальных изотермических емкостях, устанавливаемых на суда и наземный транспорт.
В сжиженном состоянии газ доставляется в пункты регазификации. До конечного потребителя регазифицированный СПГ транспортируется по трубопроводу.
История
Первые попытки сжижения природного газа были предприняты в начале 20-го века и увенчались успехом в США в 1917 году. Однако примерно в это же время промышленники переключили внимание на транспортировку газообразных продуктов по трубопроводам, и развитие технологий сжижения было заморожено.
Следующая попытка производства СПГ была совершена в 1941 году также в США (Кливленд, штат Огайо), но промышленное производство сжиженного природного газа началось только с середины 1960-х годов. Первая трансконтинентальная транспортировка природного газа в сжиженном состоянии была осуществлена в 1959 году в рамках поставки продукта из США в Великобританию на модернизированном танкере времен Второй мировой войны.
Стремительное развитие рынка СПГ началось в 1990-х годах. А в период 2000 – 2018 гг. экспорт-импорт этого продукта вырос более чем в два раза.
В России первый завод по производству СПГ был заложен в 2006 году в рамках проекта «Сахалин-2». Ввод завода в эксплуатацию состоялся зимой 2009 года.
Что такое сжиженный газ и где его используют
перевозка сжиженный газ
Если необходимо топливо доставить на удаленный объект, то в силу географических нюансов это часто выгоднее сделать не по трубопроводу, а в сжиженном виде. То есть, газ сжиженный упрощает доставку к удаленным объектам.
Что СПГ и СУГ собой представляют
При оптимальной температуре воздуха и нормальном давлении углеводороды пребывают в газообразном состоянии. Но, они переходят в жидкое состояние, если незначительно увеличивают давление (без смены температуры).
Сжижаемый искусственно природный газ (при температуре минус 160 градусов)легче хранить и транспортировать. Объем при этом в сравнении с исходным меньше в 600 раз.
В промышленных условиях также для процессов фракционирования НПГ, проходящих при низких температурах, пользуются природным сжиженным газом, из которого выделяют пропан, этан, бутан, газовый бензин и гелий.
Важно: В воздухе сжиженный газ растворяется, переходя в состояние газообразное. Если уровень концентрации достигнет 5-15%, и произойдет контакт с источником пламени, газ может воспламениться. Если же она меньше 5%, этого не произойдет.
Многие страны, среди которых Испания с Францией, Япония с Бельгией, Южная Корея, СПГ используют не первый год как один из основных источников энергоресурсов, нужный для промышленных нужд, используемый в коммунальных комплексах и в быту, на заводах нефтехимических и в качестве топлива для автомобилей.
Для систем газоснабжения России наибольший интерес представляет технический пропан, пары которого обладают хорошей упругостью. Благодаря этому из наполненного этим газом газгольдера или баллона легко отобрать необходимое количество паров даже при минусовых температурах, что позволяет такие емкости и в зимнее время размещать на улице.
Бутан, в сравнении с пропаном, является более дешевым. При его сгорании 4 атома углерода и 10 водорода в реакции участвуют, что говорит о большой тепловой способности. Но, упругость паров у бутана ниже, что не позволяет применять его при отрицательной температуре.
Также интерес представляет пропан-бутановая смесь. СУГ используют в быту и коммунальной сфере. В российских климатических условиях бесперебойное функционирование резервуарных установок невозможно обеспечить, если бутана в смеси содержится более 60%.
Внешний вид и свойства
Внешне такой газ выглядит как бесцветная жидкость, не имеющая запаха. Он не агрессивен, т.е. не приводит к коррозии. Плотность СПГ меньше вдвое плотности воды. В жидком состоянии он не горюч и не токсичен.
Важно: Чтобы довести субстанцию до исходного состояния, перед использованием газ сжиженный подвергают испарению без доступа кислорода (воздуха). Во время сгорания выделяются диоксид углерода (углекислый газ) и парводяной.
СПГ очень быстро испаряется, не оставляя на почве и воде никаких следов.
Основные технические характеристики
Температура кипения лежит в пределах 158-163 градуса Цельсия. Плотность газа различна на разных месторождениях. Она лежит в диапазоне 430-470 кг/м³. Кроме этого, она определяется давлением в месте проведения ее расчета, и температурой. Поэтому, переводя тонны газа в кубометры, говорят «примерно», т.е. 1 тонна СПГ равна примерно 1,38 тысячам метров кубических.
Стандартные значения этих параметров установлены Национальным институтом NISN. Для температуры – это 20 градусов Цельсия (293,15 К), для давления – 1 атмосфера (101,325 кПа).
Компонентный состав
Экологическое топливо
Сжиженный газ имеет достаточно большое октановое число и отличается высокими энергетическими показателями, что позволяет его использовать для заправки автомобилей. Не нанося вред экологии, использование этого топлива уменьшает расход масла и износ двигателя. Цена его ниже стоимости бензина. К тому же, сжиженные газы безопасны, а заправка производится на специализированных заправочных станциях. Это объясняет, почему его считают более экономичным топливом, чем бензин.
Технология получения СПГ
Сжижение газа происходит в несколько ступеней, на которых его сжимают в 5-12 раз, охлаждают и передают дальше.
На первом этапе из природного газа необходимо удалить воду, чтобы холодильное оборудование обезопасить от ее агрессивного воздействия, а также водород, а также гелий, соединения серы, азот и прочие примеси, для чего применяют абсорбционную глубокую очистку, пропуская смесь через молекулярное сито.
На последней ступени процесса как раз и происходит сжижение охлажденного газа. Процесс достаточно энергозатратный: энергии требуется до 25% от общего количества.
На современных производствах используют 2 технологических процесса:
Использование термодинамических схем дает возможность эффективность довести до 100%:
На современном рынке лидируют несколько таких технологий:
Оборудование, необходимое для производства СПГ
Транспортировка
На данное время к потребителю сжиженный газ доставляется одним из способов:
Производители
Основными странами, производящими сжиженный газ, являются по данным на 2009 год:
Среди импортеров СПГ первое место занимает Япония. Также газ закупают: Испания, США, Франция, Индия.
В России также имеются 2 действующих завода. Один из них — запущенный в 2009 году проект Сахалин-2. Контрольным пакетом владеет Газпром Совладельцами являются: 27,5% Shell, 12,5Mitsui, 10% — Mitsubishi.По итогам 2015 года годовое производство достигло 10,8 миллионов тонн, что больше проектной мощности на 1,2 млн тонн. К сожалению,из-за падения цен на мировом рынке экспорт в последние годы заметно снизился.
Другим значимым игроком в России является компания Новатэк (Ямал-СПГ).
Не остались в стороне и американцы: они в эксплуатацию ввели 5 терминалов для экспорта СПГ, общая мощность которых составляет 57,8 млрд. т/год. Понятно, почему между этими странами не первый год имеется жесткое противостояние.
Сферы применения
Важно: На заправочных станциях продают разные смеси для разных сезонов, которые отличаются процентным составом газовых смесей: в летней, например, бутана должно быть 60%, в зимней – 40.
С требованиями, касающимися сжиженных углеводородных газов, можно ознакомиться в ГОСТ 27578-2018.
Преимущества
Выводы
Отличие природного газа от сжиженного. Что выгоднее
Сжиженный газ (СУГ) является продуктом, получаемым при переработке нефти. Она добывается и транспортируется на нефтеперерабатывающие заводы, где из чёрной и густой субстанции производят дизельное топливо, бензин и СУГ.
Всех, кто желает купить дизтопливо в Москве, призываем обращаться в нашу компанию. Об условиях и оплате можете прочитать на соответствующих страницах сайта. Вы будете приятно удивлены. То же самое касается заправки газом газгольдера.
Газгольдер – это маленькое хранилище сжиженного газа. По трубопроводу он поступает в котёл для отопления. Некоторые зададутся вопросом: каким образом сжиженный газ может попадать в котёл? На деле всё довольно просто, у газа в газгольдерной ёмкости две фазы – жидкая и паровая. Из жидкого состояния он переходит в паровое, а уже затем идёт в котёл, где сгорает, выделяя тепло.
Основные отличия природного газа от сжиженного
Первое важное отличие – сжиженный газ измеряют в литрах (он ведь в жидком состоянии), а природный в кубометрах. Последний добывают прямо из недр земли в уже в газообразном состоянии. В таком виде его транспортируют по всей России и во многие страны мира.
Второе важное отличие – состав. Природный газ на 70-98% состоит из метана. Сжиженный газ для газгольдеров состоит из смеси пропана и бутана. В зависимости от разновидности СУГ может содержать 25% бутана и 75% пропана либо 45% бутана и 55% пропана. Первый называется зимним СУГ, второй – летним.
Что выгоднее – природный газ или СУГ
Рассмотрим вопрос по пунктам.
Если же на сжиженный газ переходить не хочется, а к газовой магистрали подключиться не возможно, то правильным будет приобрести дизельный котёл. Продажа дизельного топлива с доставкой у нас осуществляется по выгодным для обратившихся условиям.
Что такое СПГ
Малотоннажное производство СПГ осуществляется на комплексах по сжижению природного газа (КСПГ), предназначенных для приёма из газотранспортной системы, коммерческого учёта, предварительной подготовки и осушки природного газа, сжижения природного газа и дальнейшего отпуска СПГ потребителю. Типовая производительность малотоннажных КСПГ в среднем составляет менее 10 т/ч СПГ.
Существуют различные технологии производства СПГ, на территории РФ функционируют КСПГ, работающие по циклам высокого давления с применением компрессора и холодильной машины; среднего давления с применением турбодетандерных агрегатов; полного сжижения с внешним закрытым азотным циклом.
С учетом особенностей газотранспортной системы России, в частности наличием газораспределительных станций с большим перепадом входного и выходного давлений, перспективным является устройство КСПГ на ГРС по циклу среднего давления с применением турбодетандерных агрегатов.
Природный газ поступает на КСПГ по отводу от газопровода высокого давления, расположенному до объекта редуцирования газа. Производится коммерческий учет расхода газа через КСПГ, его фильтрация от механических примесей и отделение капельной жидкости. Далее газ поступает в блок комплексной очистки, где происходит удаление воды, диоксида углерода и других примесей перед подачей газа в технологическое оборудование. Очищенный газ последовательно охлаждается в теплообменных аппаратах криогенного блока, дросселируется и направляется в сепаратор, где происходит разделение полученной парожидкостной смеси. Часть природного газа пропускается через детандерные агрегаты, где газ совершает работу на лопатках турбины, которая может быть использована для генерации электроэнергии на собственные нужды; при расширении газ охлаждается, и его холод рекуперируется в блоке сжижения. Произведенный СПГ отводится на хранение либо отгрузку потребителю, а неожиженная часть потока газа возвращается в газопровод низкого давления.
Что такое СПГ. Объясняем простыми словами
Природный газ представляет собой смесь метана, этана, пропана и бутана с небольшим количеством более тяжёлых углеводородов и примесей. Точный состав газа зависит от места и способа его добычи. Чтобы получить СПГ, следует удалить некоторые примеси, сжать газ и охладить. Этот процесс проходит на так называемых ожижительных установках (заводах по производству СПГ).
После сжижения газ загружают в специальное судно-газовоз, которое отправляется к покупателю. Там на приёмном терминале проходит регазификация, при которой из 1 куб. м СПГ получается более 600 куб. м обычного газа. В процессе регазификации выделяются этан, пропан, бутан и пентаны. Их используют в качестве топлива и нефтехимического сырья.
В качестве топлива СПГ используют для пассажирского и грузового авто-, ж/д и водного транспорта, энергоустановок и автономной газификации потребителей. Сжиженный природный газ в качестве топлива называют выгодной и экологически безопасной альтернативой дизелю и бензину, потому что СПГ снижает износ деталей газового двигателя и уменьшает расход масла.
СПГ не имеет цвета и запаха. Он не горит, не вызывает коррозии, нетоксичен, а также не способен загрязнить почву или воду, потому что при контакте с ними быстро испаряется. Сам по себе СПГ не взрывоопасен (может сдетонировать только при испарении и контакте с огнём) и способен долго храниться.
Пример употребления на «Секрете»
«Из-за высоких цен на газ в Европе страны увеличили закупки сжиженного природного газа (СПГ). Это увеличило его стоимость для стран Азии, а после подняло цены на газ в США, импортёре СПГ».
(Из новости о рекордных ценах на газ, которые могут стать помехой для глобального восстановления экономики.)
Нюансы
В последние годы СПГ наращивает популярность в Европе, его потребление в странах Евросоюза растёт. Рынок СПГ развился настолько, что морские суда-газовозы способны конкурировать с газопроводами. Из-за экспансии СПГ в Европу до пандемии у «Газпрома» в этом направлении падали объёмы продаж и цены. Однако Россия тоже осваивает рынок СПГ, и ключевой отечественный игрок на нём — компания НОВАТЭК.
Ключевая особенность рынка СПГ — циклическое развитие. Стоимость СПГ может серьёзно меняться за короткие промежутки времени. Она зависит в том числе от ввода в эксплуатацию крупных заводов СПГ. По оценкам аналитиков, в последние годы рынок СПГ всё больше напоминает нефтяной, которому тоже свойственны волатильность и цикличность.
История
Превращать природный газ в жидкость начали пробовать ещё в начале XX века. Первый СПГ получили в США в 1917 году. Однако совершенствовать технологию стали гораздо позже. Только с середины 1960-х годов в мире началось промышленное производство СПГ.
В России первый СПГ-завод «Сахалин-2» начали строить по соглашению о разделе продукции при участии «Газпрома» в 2006 году. Он заработал в 2009-м. Вначале его мощность составляла 9,6 млн т в год, но к 2020 году увеличилась до 11 млн. На 2024–2026 годы запланирован запуск третьей линии, мощность которой составит 5,4 млн т. Вторым проектом стал построенный в 2017–2018 годах НОВАТЭКом «Ямал СПГ».
В России в настоящее время строят сразу два грандиозных по масштабу завода СПГ.
